JP3588459B2 - 熱インクジェット印刷装置およびその動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にインクジェット印刷装置に関し、より詳細には、プリントヘッドからインクを噴出する高密度のインク滴発生器を提供する、熱インクジェット印刷装置用のインクジェットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット印刷技術は、比較的よく開発されている。コンピュータのプリンタ、グラフィックスプロッタ、複写機、ファクシミリ等の市販製品は、インクジェット技術をうまく用いてハードコピーの印刷出力を作成している。この技術の基本原理は、例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ， Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．５ （１９８５年５月）， Ｖｏｌ．３９， Ｎｏ．４ （１９８８年８月）， Ｖｏｌ．３９， Ｎｏ．５ （１９８８年１０月）， Ｖｏｌ．４３， Ｎｏ．４ （１９９２年８月）， Ｖｏｌ．４３， Ｎｏ．６ （１９９２年１２月）， Ｖｏｌ．４５， Ｎｏ．１ （１９９４年２月）の各版における様々な論文において、開示されている。インクジェット装置についてはまた、Ｗ．Ｊ． ＬｌｏｙｄとＨ．Ｔ．ＴａｕｂがＯｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｒ． Ｃ． Ｄｕｒｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ． Ｓｈｅｒｒ， ｅｄ．， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， １９８８， ｃｈａｐｔｅｒ １３）において説明されている。
【０００３】
インクジェット印刷用の熱インクジェットプリンタは、通常１つ以上の、平行移動して往復運動するプリントカートリッジを含む。プリントカートリッジにおいては、液滴発生器によって、小さなインク滴が、英数字文字、グラフィックス、または画像を配置することが所望される媒体に向かって噴出される。このようなカートリッジは通常、インク滴が噴出される複数の小さなノズルを有する、オリフィス部材すなわちオリフィス板を有する、プリントヘッドを含む。ノズルの下にはインク噴射チャンバがある。インク噴射チャンバは、インクがインク噴出器によってノズルを通って噴出される前にその中に存在している封入容器である。インクは、インク容器と流体連通するインクチャネルを通ってインク噴射チャンバに供給される。インク容器は、プリントカートリッジの容器部に含まれていてもよく、プリントヘッドから間隔を置いて配置された別個のインク容器内に含まれていてもよい。
【０００４】
熱インクジェットプリンタにおいて用いるノズルを通るインク滴の噴出は、インク噴射チャンバ内に存在するインクを、インク噴射チャンバ内に配置したヒータ抵抗インク噴出器に選択的に電気パルスを付勢して、素早く加熱することによって行われる。ヒータ抵抗器からの熱エネルギー出力の開始時には、気化インクの気泡が、ヒータ抵抗器表面またはその保護層上の各場所で核形成を行う。気化インクの気泡が急速に膨張することによって、液体インクがノズルを通って押し出される。いったん電気パルスが終了してインク滴が噴出されると、インク噴射チャンバには、インクチャネルおよびインク容器からのインクが再充填される。
【０００５】
信頼性の高い体積のインク滴を１つ噴出するのに必要な最少電気エネルギーを、「ターンオン・エネルギー」と呼ぶ。ターンオン・エネルギーは、噴出プロセスの熱的および機械的非効率性に打ち勝って、ある量のインク（一般的に、噴射チャンバの設計パラメータによって決まる）をプリントヘッドのノズルから噴出するのに十分な大きさの気泡を形成するのに、十分な量のエネルギーである。従来技術の熱インクジェットプリントヘッドは、ターンオン・エネルギーよりもわずかに大きい噴射エネルギーで動作し、均一な大きさの液滴が確実に噴出される。加えるエネルギーがターンオン・エネルギーよりもかなり大きいと、一般的に、液滴の大きさは大きくならないが、プリントヘッド内に過剰な熱が堆積してしまう。
【０００６】
ヒータ抵抗器からの電力が除去された後、気化の気泡は、噴射チャンバ内で、小さいが激しい方法で崩壊する。プリントヘッド内の、気化の気泡が崩壊する周辺にある構成要素は、気化の気泡が崩壊するときに流体の機械的応力（キャビテーション）を受けやすく、それによって、インクがインク噴射チャンバの各構成要素に衝突する。ヒータ抵抗器は、キャビテーションからの損傷を特に受けやすい。通常、１つ以上の保護層が抵抗器および隣接する構造の上に配置されて、抵抗器をキャビテーションやインクによる化学的な攻撃から保護している。インクに接触する保護層のひとつは、崩壊するインクのキャビテーションによる摩耗からの保護を行う、機械的に硬質のキャビテーション層である。別の層としてパッシベーション層があるが、これは通常、キャビテーション層とヒータ抵抗器およびその関連する構造との間に配置されて、化学的な攻撃からの保護を行う。熱インクジェットのインクは、化学的反応性が高く、ヒータ抵抗器およびその電気的相互接続をそういったインクに長くさらしておくと、ヒータ抵抗器および電気導体が劣化したり故障してしまう。しかし前述の保護層は、こういった層が断熱特性を有しているために、インク滴を噴出するのに必要なヒータ抵抗器の固有ターンオン・エネルギーを増大してしまう。
【０００７】
ヒータ抵抗器が発生するエネルギーのうちのいくらかは、運動量や液滴の温度上昇として噴出したインク滴が取り去るのではなく、プリントヘッドや残っているインクにおける熱として残る。温度が上昇すると、インク滴の大きさが変化してしまう可能性があり、ある温度になると、プリントヘッドはもはやインクを噴出しなくなる。従って、印刷動作中に発生してプリントヘッド内に残る熱の量を制御することが重要である。より多くの抵抗器を、より高い起動周波数で起動し、より高密度でプリントヘッド内に詰め込むにつれて、プリントヘッドが保持する熱はかなり多くなる。従って、より高い周波数およびより高密度の液滴発生器を実現するには、プリントヘッドに入力されるエネルギー量を低減しなければならない。
【０００８】
従来技術のインクジェットプリントヘッドのヒータ抵抗器は、半導体基板の酸化物層上に配置された薄膜抵抗材料を含む。この酸化物層の上に電気導体がパターニングされ、それぞれの薄膜ヒータ抵抗器へのおよびそこからの電気的経路を提供する。高密度（ＤＰＩ−１インチ当たりのドット数−が高い）プリントヘッドにおいて多数のヒータ抵抗器が用いられると、電気導体の数が多くなってしまうことがあるので、ヒータ抵抗器をプリンタ内に配置される回路に接続するのに必要な導体の数を減らすための、様々な多重化技術が導入されている。例えば、米国特許番号第５，５４１，６２９号「Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｔｏ ａ Ｐｒｉｎｔｅｒ」および米国特許第５，１３４，４２５号「Ｏｈｍｉｃ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ」を参照されたい。それぞれの電気導体は、導電率はよいが、ヒータ抵抗器の経路内に不所望な量の抵抗を与えてしまう。この不所望な寄生抵抗によって、それがなければヒータ抵抗器が利用できる電気エネルギーの一部が無駄に消費され、それによって、プリントヘッドの熱利得の一因となってしまう。ヒータ抵抗が小さい場合には、気化インクの気泡が核形成するために引き出す電流が比較的多くなり、その結果、ヒータ抵抗器に供給されるエネルギー量と比べて、電気導体の寄生抵抗において浪費されるエネルギー量がかなり大きくなってしまう。すなわち、ヒータ抵抗器の抵抗と電気導体（およびその他の構成要素）の寄生抵抗との比が小さすぎる場合には、プリントヘッドの効率（および温度）が、浪費したエネルギーによって悪影響を受ける。
【０００９】
ある物質が電気の流れに抵抗する能力は、抵抗率と呼ばれる特性である。抵抗率は、抵抗器を作るのに用いた材料の関数であって、抵抗器を形成するのに用いた抵抗膜の厚さの、抵抗器の形状によって決まるものではない。抵抗率と抵抗とは、以下の関係にある。
Ｒ＝ρＬ／Ａ
ただし、Ｒ＝抵抗（オーム）、ρ＝抵抗率（オーム−ｃｍ）、Ｌ＝抵抗器の長さ、およびＡ＝抵抗器の断面積である。熱インクジェット印刷の用途において通常用いられる薄膜抵抗器については、ヒータ抵抗器の解析および設計において通常シート抵抗（Ｒｓｈｅｅｔ）として知られている特性が、通常用いられる。シート抵抗は、抵抗率を膜抵抗器の厚さで割ったものであり、抵抗とシート抵抗とは以下の関係にある。
Ｒ＝Ｒｓｈｅｅｔ（Ｌ／Ｗ）
ただし、Ｌ＝抵抗材料の長さ、およびＷ＝抵抗材料の幅である。従って、形状が長方形および正方形であれば、与えられた材料でできた、膜厚の固定した薄膜抵抗器の抵抗は、簡単に長さと幅とから計算される。
【００１０】
今日利用できる熱インクジェットプリンタの大部分は、抵抗が３５Ωから４０Ωの正方形のヒータ抵抗器を用いている。これよりも抵抗値が大きい抵抗器を用いることがもし可能であれば、気化インクの気泡が核形成するのに必要なエネルギーが、より高電圧および低電流で薄膜ヒータ抵抗器に伝達されるだろう。寄生抵抗において浪費されるエネルギーは低減し、ヒータ抵抗器に電力を供給する電源をより小型で安価なものにすることができるだろう。
【００１１】
インクジェットプリンタのユーザが、プリンタからの印刷出力において精細な細部を求め出すにつれて、媒体上に配置するインク滴の解像度を高くする技術が推進されてきた。解像度を測定する方法として一般的なもののひとつは、印刷媒体の選択した寸法内に付着されるインクドットの最大数を測定するというものであり、これは一般的に１インチ当たりのドット数（ＤＰＩ）として表される。ＤＰＩを上げるためには、液滴を小さくしなければならない。インク滴が小さくなるということは、それぞれの液滴の液滴重量が小さくなり液滴体積が小さくなるということを意味する。液滴重量の小さいインク滴を作成するには、プリントヘッドの構造を小さくしなければならない。液滴が小さくなり、その結果ドットが小さくなるということは、合理的な印刷速度、すなわち１分当たり印刷されるページ数、を維持するためには、より多くのドットがより高速で媒体上に配置されなければならない、ということを意味する。印刷速度を上げるためには、液滴発生器のヒータ抵抗器をより高速で起動する必要がある。従って、インクジェットプリントヘッドの設計者は、より高い周波数で動作しているプリントヘッドのより小さな面積にわたって、より多くの液滴発生器（関連するヒータ抵抗器と共に）を配置する、という問題に取り込むことになる。こういった要求事項によって、より高密度の熱と、より高い温度が生み出される。
熱の問題を解決する方法の１つは、熱放散器およびヒートシンクとしての半導体基板の大きさを増大する、というものであった。しかしこの方法では、コストが許容できないほど高くなってしまう。加工した半導体材料のコストは、面積が増大するにつれて幾何級数的に上昇して行くからである。更に、同じ製造設備で性能レベルが様々なプリントヘッドを製造することができるように、シリコン基板の大きさを一定に維持する強い誘因がある。ヒータ抵抗器の起動速度を遅くすることによってプリントヘッドの温度を制御することができる−加熱パルスのデューティサイクルを小さくすることができる−が、そうすると、１分当たりの印刷送出ページ数が少なくなり、その印刷装置のユーザには許容できなくなってしまう。従って、液滴発生器が高密度であり印刷スループットが高いが、プリントヘッド内で過剰な熱発生がない、コンパクトなプリントヘッドを可能にする解決法が、必要とされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液滴発生器が高密度であり印刷スループットが高いが、プリントヘッド内で過剰な熱発生がない、コンパクトなプリントヘッドを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
液滴発生器が高密度のインクジェットプリントヘッドは、その上に多数のヒータ抵抗器が少なくとも１平方ミリメートル当たり６個の密度で配置される所定面積を有する少なくとも１つの表面を有する半導体基板を含む。半導体基板のその少なくとも１つの表面の一部の上には、多数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に、厚さが３５５０Åから４３５０Åの範囲であるパッシベーション層が配置される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
プリントヘッドを高温にすることなく、高密度の液滴発生器と高スループットとを実現するためには、エネルギー入力の制御および低減を図らなければならない。この目的のために、いくつか独特の改良を行って、ヒータ抵抗器およびプリントヘッドの効率を改良した。
【００１５】
熱発生の原因は主に２つある。ヒータ抵抗器それ自体、および、半導体基板上に配置された、通電用薄膜導体と薄膜グランド帰還導体との合成抵抗である。従来技術のヒータ抵抗器はそれぞれ、基板上の薄膜導体の寄生抵抗を含めて約４０Ωの抵抗を有している。液滴発生器用の高密度なヒータ抵抗器であれば、高密度の薄膜導体が存在し、それに伴う寄生抵抗も存在する。従来技術の実施においては、それぞれのヒータ抵抗器に関連する寄生抵抗は１０Ωに達し得る。これは、ヒータ抵抗器接続全体の抵抗のうちのかなりの割合であり、半導体基板の抵抗熱を引き起こすかなりの原因である。本発明の特徴のひとつは、より高抵抗のヒータ抵抗器を用いるということである。熱インクジェットプリンタの用途において用いる高抵抗のヒータ抵抗器を得るにはいくつかの技術があるが、本発明の好適な実施例は、薄膜抵抗器の形状を変えることを利用して、より高抵抗のヒータ抵抗器を得る。
【００１６】
いったん電気エネルギーがヒータ抵抗器と結合して、それによって熱エネルギーに変換されると、その熱エネルギーは、最も効率的な方法でインクに結合しなければならない。本発明の他の特徴は、ヒータ抵抗器からの熱エネルギーがインクと結合する効率を改良することである。
【００１７】
本発明を用いることができる、例示的インクジェット印刷装置であるプリンタ１０１を、図１Ａの斜視図に概略的に示す。グラフィックスプロッタ、複写機、およびファクシミリ等の印刷装置もまた、本発明を有益に用いることができる。プリンタのハウジング１０３は、印刷プラテンを含む。印刷プラテンのところには、当業者に公知の機構によって、紙等の入力印刷媒体１０５が運搬されてくる。プリンタ１０１内のキャリッジは、ブラックまたはカラーのインクのインク滴を噴出することができるプリントカートリッジを、１つまたは１組保持している。他の実施例では、１つ以上の流体連通した軸外のインク容器から時折補充される半永久的プリントヘッド機構、または、プリントカートリッジ内で利用できる２つ以上のカラーインクとそれぞれのカラーについて指定されたインク噴出ノズルとを有する単一のプリントカートリッジ、または、単一のカラーのプリントカートリッジまたは印刷機構、を含んでもよい。本発明は、少なくともこういった選択肢が用いるプリントヘッドに適用することができる。本発明において用いることができ２つのプリントカートリッジ１１０、１１１を搭載するキャリッジ１０９を、図１Ｂに示す。キャリッジ１０９は通常、プリンタ内の摺動バーまたは同様の機構によって支持され、この摺動バーに沿って物理的に進み、キャリッジ１０９が印刷媒体１０５を横切って平行移動して往復運動する、すなわち左右に走査する。走査軸Ｘを、図１Ａにおいて矢印で示す。キャリッジ１０９が走査するにつれて、１組のプリントカートリッジ１１０、１１１のプリントヘッドから所定の印刷幅（ｐｒｉｎｔ ｓｗａｔｈ）パターンで媒体１０５上にインク滴が選択的に噴出され、ドットマトリクス操作を用いて画像または英数字文字を形成する。一般的に、ドットマトリクス操作はユーザのコンピュータ（図示せず）によって決定され、命令がプリンタ１０１内のマイクロプロセッサをベースにした電子制御装置に送られる。他の技術は、ユーザのコンピュータ内のデータをラスター化したものを、そのラスター化したデータをプリンタの制御命令と共にプリンタに送る前に、使用する。この動作は、ユーザのコンピュータ内に常駐している、プリンタが駆動するソフトウェアの制御下にある。プリンタは、命令とラスター化したデータとを解釈して、どの液滴発生器を噴射するか決定する。インク滴の飛翔経路の軸Ｚを矢印で示す。１回分の印刷が完了すると、矢印で示す印刷媒体軸Ｙに沿って適当な距離だけ媒体１０５を動かして、次の印刷に備える。本発明はまた、プリントヘッドが固定され（ページ幅のアレイ等）媒体が１つ以上の方向に動くもの、媒体が固定されプリントヘッドが１つ以上の方向に動くもの（平面プロッタ等）等、プリントヘッドと媒体とを相対運動させるのに他の手段を用いるインクジェットプリンタにも、適用することができる。更に、本発明は、フォーマットの大きな装置、複写機、ファクシミリ、フォトプリンタ、等を含む様々な印刷システムに適用することができる。
【００１８】
プリンタ１０１内でＺ方向から見たインクジェットキャリッジ１０９およびプリントカートリッジ１１０、１１１を、図１Ｂに示す。キャリッジおよびプリントカートリッジをこの方向から見ると、それぞれのカートリッジのプリントヘッド１１３、１１５を見ることができる。好適な実施例において、インクはそれぞれのプリントヘッド１１３、１１５の本体部内に収容され、内部通路を通ってそれぞれのプリントヘッドへと送られる。マルチカラー印刷に適合した本発明の実施例において、それぞれのカラー（シアン、マゼンタ、およびイエロー）について１つずつ、計３グループのオリフィスが、プリントヘッド１１５の穴が開いたオリフィス板表面上に配置される。柔軟性を有するポリマーテープ１１７上の電気接続および関連する導電トレース（図示せず）を通じてプリントヘッド１１５に伝達される、プリンタからの命令の制御の下で、それぞれのカラーについてインクが選択的に吐出される。好適な実施例において、テープ１１７は通常、図示のようにプリントカートリッジの縁の回りを囲むように曲げて固定される。同様の方法で、単一のカラーのインクであるブラックが、カートリッジ１１０のインク収容部内に収容され、プリントヘッド１１３における単一グループのオリフィスに送られる。プリンタからの制御信号は、ポリマーテープ１１９上に配置された導電トレース上でプリントヘッドに結合する。
【００１９】
図２からわかるように、ローラ２０７、プラテンモータ２０９、および牽引装置（図示せず）を含む媒体前進機構によって、単一の媒体シートが、入力トレイからプリントヘッドの下にあるプリンタの印刷領域内に前進する。好適な実施例において、インクジェットプリントカートリッジ１１０、１１１は、キャリッジモータ２１１によって、媒体の入ってくるＹ方向に垂直な±Ｘ方向に、プラテン上の媒体１０５を横切って、インクリメントに引っ張られる。プラテンモータ２０９とキャリッジモータ２１１とは通常、媒体およびカートリッジ位置制御装置２１３の制御下にある。このような位置決めおよび制御装置の一例は、米国特許第５，０７０，４１０号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｒｅａｄ／Ｗｒｉｔｅ Ｈｅａｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｓｔｏｒｉｎｇ Ｒｅａｄ Ｓｉｇｎａｌｓ ａｎｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｆｉｒｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌｓ ｔｏ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｉｎｋ Ｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」において説明されているのを見いだすことができる。従って、媒体１０５は、プリントカートリッジ１１０、１１１がインク滴を噴出して、プリンタの液滴噴射制御装置２１５および電源２１７に入力されたデータが要求するとおりにドットを媒体上に配置することができるように、位置決めされる。こういったインクのドットは、プリントカートリッジ１１０、１１１がキャリッジモータ２１１によって媒体を横切って平行移動するにつれて、プリントヘッドにおける選択したオリフィスから、走査方向と平行な帯状に吐出されたインク滴から形成される。プリントカートリッジ１１０、１１１が媒体１０５上の１回分の印刷の端まで来て行程の終わりに達すると、媒体は、従来技術で、位置制御装置２１３およびプラテンモータ２０９によってインクリメントに前進する。いったんプリントカートリッジが摺動バー上でＸ方向の横断の終わりに達すると、これらのプリントカートリッジは、支持機構に沿って戻り、印刷を継続するか、印刷せずに戻るかのどちらかである。媒体は、プリントヘッドのインク噴出部の幅またはその何分の一かであってノズル同士の間の間隔に関係する大きさと同等のインクリメントな量だけ前進してもよい。媒体の制御、プリントカートリッジの位置決め、およびインクの画像または文字を作り出すための正しいインク噴出器の選択は、位置制御装置２１３によって決定される。制御装置を、従来技術の電子ハードウェア構造によって実施して、従来技術のメモリ２１６から動作命令を与えてもよい。いったん媒体の印刷が完了すると、媒体はプリンタの出力トレイ内に吐き出されて、ユーザが取る。
【００２０】
プリントヘッド内で見いだされるインク滴発生器の一例を、図３の拡大斜視断面図に示す。図示のように、液滴発生器は、ノズル、噴射チャンバ、およびインク噴出器を含む。液滴発生器の他の実施例は、１つよりも多いノズル、噴射チャンバ、および／またはインク噴出器を連係させたものを用いる。液滴発生器は、インク源に流体連通している。
【００２１】
図３において、インク噴射チャンバ３０１の好適な実施例を、ノズル３０３および分割したヒータ抵抗器３０９と対応させて示す。通常、多くの個別のノズルがオリフィス板３０５上に所定のパターンで配置され、インク滴が制御されたパターンで吐出されるようになっている。一般的に、媒体は、オリフィス板の外面を含む平面と平行な位置に維持される。ヒータ抵抗器は、外部コンピュータからのデータ入力、または液滴噴射制御装置２１５および電源２１７と関連するプリンタに結合された他のデータ源を含むプロセスにおいて、起動のため選択される。インクは開口部３０７を経由して噴射チャンバ３０１に供給されて、分割したヒータ抵抗器３０９から開放された熱エネルギーによって気化インクの気泡が作り出された後にオリフィス３０３から吐出されたインクを補充する。インク噴射チャンバ３０１は、オリフィス板３０５、層になった半導体基板３１３、およびバリアー層３１５によって作り出される各壁と境界を接している。好適な実施例において、カートリッジのハウジングの容器内に収容された流体のインクは、毛管現象による力で流れて噴射チャンバ３０１を充填する。
【００２２】
図４において、噴射チャンバ３０１および関連する構造の断面図を示す。この好適な実施例において、基板３１３は、シリコンでできた半導体ベース４０１を含む。このベース４０１は、熱酸化と蒸着のどちらかを用いて処理されて、その上に二酸化ケイ素でできた薄い層４０３およびリン酸ケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）でできた薄い層４０５が形成される。この二酸化ケイ素とＰＳＧとは、厚さが約１７０００Åの電気絶縁層を形成し、次にその上に、タンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）の抵抗材料でできた層４０７が堆積される。このタンタルアルミニウム層は、厚さ約９００Åまで堆積されて、抵抗率が、平方当たり２７．１Ωから平方当たり３１．５Ωの範囲、好ましくは平方当たり２９．３Ωの値になっている。好適な実施例において、この抵抗層は、マグネトロンスパッタリング技術を用いて従来技術で堆積され、次にマスキングをしてエッチングを行い、領域４０９、４１１等の抵抗材料でできた不連続で電気的に独立した領域を作り出す。次に、アルミニウムケイ素銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）合金の導体でできた層４１３が、タンタルアルミニウム層領域４０９、４１１の上に厚さ約５０００Åまで、従来技術によりマグネトロンスパッタリングで堆積され、エッチングされて、不連続で独立した電気導体（導体４１５、４１７等）および相互接続領域を設ける。ヒータ抵抗器および接続導体を保護するために、導体層と抵抗層の上面に複合材料層が堆積される。パッシベーション材料でできた二重の層は、厚さが２３５０Åから２８００Åの範囲の窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）でできた第１の層４１９と、これを覆う厚さが１０００Åから１５５０Åの範囲の不活性の炭化ケイ素（ＳｉＣ）でできた第２の層４２１とを含む。この並外れて薄いパッシベーション層（４１９、４２１）は、その下にある材料に良好に接着すると共に、その下にある材料をインクによる腐蝕から良好に保護する。この層はまた、電気的絶縁も行う。本発明にとって重要なことであるが、このパッシベーション層の厚さが低減されることにより、基板内へかなりの熱が流れるのとは対照的に、ヒータ抵抗器からチャンバ３０１内のインクへの熱流が増大される。ヒータ抵抗器３０９および関連する電気接続にわたる領域が次にマスキングされ、厚さが２５００Åから３５００Åの範囲のタンタルでできたキャビテーション層４２３が、従来技術によりスパッタリングで堆積される。柔軟性を有する導電テープ１１９（または１１７）との電気的相互接続が所望される領域においては、キャビテーション層に金の層４２５を選択的に付け加えてもよい。熱インクジェット用途用の半導体処理の例を、米国特許第４，８６２，１９７号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＩＣ） Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｅｂｙ」において見いだすことができる。他の熱インクジェットの半導体処理は、米国特許第５，８８３，６５０号「Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ａｎ Ｉｎｋ−Ｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｅｒ」において見いだすことができる。
【００２３】
好適な実施例において、噴射チャンバ３０１およびインク供給チャネルの側面は、ポリマーのバリアー層３１５によって画定される。このバリアー層は、好ましくは、インクの腐食作用に対して略不活性であり、基板３１３およびその様々な保護層の上に従来技術を用いて施される、有機ポリマープラスチックでできている。プリントヘッド用途に有用な構造を実現するために、バリアー層を次にフォトリソグラフィーによって所望の形状に画定し、次にエッチングを行う。好適な実施例において、バリアー層３１５は、プリントヘッドをオリフィス板３０５と共に組み立てた後の厚さが約１５μｍである。
【００２４】
オリフィス板３０５は、バリアー層３１５によって基板３１３に固定される。プリントカートリッジによっては、オリフィス板３０５を金メッキしたニッケルで構成して、インクの腐蝕効果に対抗するものがある。他のプリントカートリッジにおいては、オリフィス板を通常の電気的相互接続構造として用いることができるポリアミド材料で構成する。他の実施例においては、オリフィス板とバリアー層とを基板上に一体的に形成する。
【００２５】
本発明の好適な実施例において、より高い抵抗値を有するヒータ抵抗器を用いて、上述の過剰な熱発生の問題、特に寄生抵抗における不所望のエネルギー消費の問題をいくらか克服する。より高い抵抗値のヒータ抵抗器を実施するということは、ヒータ抵抗器の形状を変えることを実施すること、具体的には、幅よりも長さの方が大きい２つのセグメントを設けることを実施することである。頂部から噴射する（ヒータ抵抗器を含む平面に対して垂直にインク滴を噴出する）プリントヘッドにおける最適気泡核形成のためには、１つのコンパクトな点に配置されたヒータ抵抗器３０９を有することが好ましいので、これらの抵抗器セグメントは、図５に示すように、互いに長辺同士を向かい合わせて配置されている。図示のように、ヒータ抵抗器セグメント５０１は、その長辺のうちの１つがヒータ抵抗器セグメント５０３の長辺と略平行になるように配置されている。電流Ｉｉｎは、抵抗器セグメント５０１に、抵抗器セグメント５０１の短辺（幅）の縁のうちの１つにおいて配置された導体５０５を経由して入力される。この電流は、好適な実施例において、「短絡バー」５１１と名付けた結合装置によって、抵抗器セグメント５０３の短辺（幅）の縁のうちの１つにおいて配置された、抵抗器セグメント５０３の入力と結合している。短絡バーは、ヒータ抵抗器セグメント５０１の出力と、ヒータ抵抗器セグメント５０３の入力との間に配置された、導体膜の一部である。電流Ｉｏｕｔは、ヒータ抵抗器セグメント５０３の出力に接続された導体５１５を経由して、電源に帰還する。図示のように、電流源または電流シンクがない状態では、Ｉｉｎ＝Ｉｏｕｔである。ヒータ抵抗器セグメント５０１、５０３の出力はそれぞれ、入力ポートからヒータ抵抗器セグメントの反対側の短辺（幅）の縁のところに配置されている。
【００２６】
好適な実施例において、それぞれの分割されたヒータ抵抗インク噴出器の抵抗が公称で１４０Ωであり、電源電圧が１０．８ボルト±１％である場合には、図５のヒータ抵抗器の平面図での設計寸法は、２０．５μｍと２４．０μｍとの間であるヒータ抵抗器セグメントの長さｌ_Ｒと、９．０μｍと１１．０μｍとの間である幅ｗ_Ｒとを含む。短絡バーは、約２０．５μｍの長さｌ_Ｓと、約２０μｍの幅ｗ_Ｓとを含む。短絡バーのカット用の設計中央値は、切り欠きの深さｄ_Ｃが２．２μｍと４．２μｍとの間であり、切り欠きの幅ｗ_Ｃが１．５μｍと５．０μｍとの間である。好適な実施例についてのカット形状は、角を丸めてある、すなわちＵ字型の切り欠きであり、半径の小さい各点において押し寄せる電流を増大させてしまう鋭い不連続部分を避けている。しかし、設計者の好みで、他のカット形状を用いて、他の性能上の利点を得てもよい。
【００２７】
図６は、好適な実施例のプリントヘッド上で見いだされる液滴発生器の集積駆動ヘッドマトリクス回路を示す、電気的概略図である。この構成により、液滴噴射制御装置２１５からの印刷命令に応答して噴射すべき液滴発生器および電源２１７を選択することができる。それぞれのインク噴出ヒータ抵抗器は、オリフィス板のノズルの１つに対応して配置されており、それぞれは、プリンタによってプリントヘッドに向けられた印刷命令内のイネーブル信号によって、電気的マトリクス内で識別される。それぞれの液滴発生器は一般的に、ヒータ抵抗器（例えば、抵抗器６０１）と、それに関連する噴射チャンバおよびオリフィス板とを含む。ヒータ抵抗器は、切り換え装置（例えば、トランジスタ６０３）によって、電源に結合されている。共通の電気接続は、基本要素選択（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔ）（ＰＳ（ｎ））リード６０５、基本要素共通（ＰＧ（ｎ））リード６０７、およびアドレス相互接続Ａ１、Ａ２、Ａ３（Ａｎまで）６０９を含む。それぞれの切り換え装置（例えば６０３）は、基本要素選択リード６０５と基本要素共通リード６０７との間でそれぞれのヒータ抵抗器（例えば６０１）と直列に接続されている。アドレス相互接続６０９（例えばアドレスＡ３）は、切り換え装置（例えば６０３）の、装置を導通状態と非導通状態との間で切り換える制御ポートに接続されている。導通状態においては、切り換え装置６０３は、基本要素選択リード６０５からヒータ抵抗器６０１を通って基本要素共通リード６０７に至る回路を完成し、基本要素選択リードＰＳ１が電力源に結合するとヒータ抵抗器に通電する。
【００２８】
マトリクス内の液滴発生器のヒータ抵抗器のそれぞれの行は、１つの基本要素とみなされ、関連する基本要素選択リード６０５、例えば図６において６１１で示すヒータ抵抗器の行についてはＰＳ１、に電力を供給することによって、選択的に噴射の準備をさせることができる。ここでは３つのヒータ抵抗器のみを示しているが、設計者の目的および他のプリンタやプリントヘッドの制約が課す制限と矛盾しなければ基本要素１つの中にいかなる数のヒータ抵抗器が含まれていても良い、ということが理解されるべきである。同様に、基本要素の数は、設計者による設計上の選択事項である。基本要素のヒータ抵抗器に均一なエネルギーを供給するためには、一度に通電するのは基本要素当たり１つの直列切り換え装置のみであるのが好ましい。しかし、同時にいかなる数の基本要素を選択して作動させてもよい。従って、ＰＳ１やＰＳ２等の、イネーブルにされた各基本要素選択は、電力とイネーブル信号のうちの１つとの両方を、ヒータ抵抗器に配給する。マトリクスについての他のイネーブル信号の１つは、Ａ１、Ａ２、等の、それぞれの制御相互接続６０９が供給するアドレス信号であり、好ましくは、一度に制御相互接続のうちの１つのみが作動する。それぞれのアドレス相互接続６０９は、マトリクスの列におけるすべての切り換え装置に結合され、その相互接続が作動する、すなわち切り換え装置をオンにする電圧レベルである場合には、その列のすべての切り換え装置が導通状態になるようになっている。あるヒータ抵抗器について、基本要素選択およびアドレス相互接続が共に同時に作動する場合、その抵抗器は通電され、素早く加熱を行い、関連するインク噴射チャンバ内のインクを気化する。
【００２９】
好適な実施例において、合計で４３２個の液滴発生器が、それぞれ１４４個の液滴発生器からなる３つのカラーのグループに分けてプリントヘッド上に配置される。配置は、走査方向Ｘに１２００ＤＰＩの解像度が達成されるように行う。図７Ａは、本発明を用いることができる、プリントヘッドのオリフィス板の外面７０１を示す。オリフィス板を固定する半導体基板の寸法は、幅寸法ａが公称で７．９ｍｍ（走査方向Ｘに沿って）、高さ寸法ｂが、０．４％の公差内に保たれる、公称で８．７ｍｍとして示す。液滴発生器のノズルは、イエローのグループ７０３、シアンのグループ７０５、およびマゼンタのグループ７０７という、それぞれ１４４個のノズルからなる略平行な行にして示す。それぞれのカラーのグループ内では、ヒータ抵抗器は８つの基本要素に組織されている。カラーのグループのうちの１つ、例えばイエローのグループを考えると、オリフィス板と噴射チャンバを画定するバリアー層とを取り除いた状態の、このグループのヒータ抵抗器の一部拡大図を、図７Ｂに示す。好適な実施例において、ヒータ抵抗器（例えば、ヒータ抵抗器７１２）は、細長いインク供給スロット７１１の両長辺上に配置されている。このインク供給スロットは、ヒータ抵抗器を含む基板の上面から底面まで延びており、そこを通って、インクはプリントカートリッジの残部に供給される。細長いインク供給スロット７１１の一方の直線状の縁７１３には、４つの基本要素、例えば１、３、５、７の番号が付いた基本要素を配置して示す。これらは、図６に示すように電気的に結合している。２、４、６、８の番号が付いた他の４つの基本要素は、細長いインク供給スロット開口部７１１の他方の直線状の縁７１５に配置されている。
【００３０】
各アドレス選択ラインは、プリンタ内に配置された液滴噴射制御装置２１５に従って、柔軟性を有するテープ１１７または１１９の電気導体を経由して、順次オンになるが、これは、印刷が左から右への場合にはＡ１からＡｎへ、印刷が右から左への場合にはＡｎからＡ１へという順番である（どの抵抗器を通電するかを命令するデータから独立して）。液滴噴射制御装置２１５内のメモリから引き出した印刷データは、基本要素選択ラインのいかなる組み合わせもオンにする。
【００３１】
アドレスラインＡ１−Ａｎに印加する噴射信号を、図８のタイミング図に示す。アドレスライン信号の振幅をｙ軸で示し、時間をｘ軸で示す。１噴射サイクル（１／Ｆ）中に、それぞれの基本要素におけるそれぞれのアドレスが噴射される。従って、１噴射サイクル中に、それぞれの基本要素におけるそれぞれのヒータ抵抗器を１度通電することができる。それぞれの噴射サイクルは、複数の噴射間隔（ｔ_ＦＩ）からなっている。好適な実施例において、１つのプリントヘッドの噴射間隔は、それぞれのヒータ抵抗器についてのいくつかの噴射間隔を含み、パルス時間（ｔ_ＰＷ）プラス不感時間からなっている。このパルス時間は、ターンオン・エネルギーを超えるエネルギーが選択したヒータ抵抗器に印加される時間量である。好適な実施例において、このパルス時間は１．４μｍｓｅｃ±０．１μｍｓｅｃである。残りの時間である不感時間は、アドレスライン（例えば、Ａ１）上の１つのパルスの終わりから、次のアドレスライン（Ａ２）上の次に連続して起こるパルスの始まりまでの間の時間間隔である。不感時間の長さによって、プリントカートリッジのキャリッジ１０９が次の噴射位置（必要ならば）に動く時間が提供されると共に、本発明の特徴の１つとして、その間にプリントヘッドにエネルギーが印加されない、冷却期間が提供される。更に、それぞれのヒータ抵抗器は、常に印刷用に選択されているわけではない。選択は、印刷する文字または画像の関数として行われ、媒体に関するプリントカートリッジの特定の位置に関して選択される適当なアドレスラインおよび基本要素ラインによって選択されるものである。従って、電源２１７は、常にプリントヘッドに電力を供給しているわけではない。
【００３２】
好適な実施例において、アドレスラインがまずオンになり、次に所望のパルス時間の間、基本要素選択ラインがオンになる。本発明を用いているプリントカートリッジが、媒体上に素早くインクのドットを（特に８ｎｇの重量範囲である小さな液滴について）付着することができるようにするためには、ヒータ抵抗器を高速で通電しなければならない。本発明を用いているプリントカートリッジを用いる印刷装置の動作モード次第では、噴射速度は、１８ｋＨｚよりも大きく設定することができる（ドラフト印刷モードについて）。公称では、噴射速度は１５ｋＨｚに設定されている。電力は、選択したヒータ抵抗器に供給されると、そのヒータ抵抗器の抵抗値、電源電圧、およびパルス時間によって制限される。好適な実施例において、噴射パルスは１．０から１．４μジュールの範囲である。約１．４μｓｅｃのパルスにおいてターンオン・エネルギーを超える十分なエネルギーを実現するために、パッシベーション層の厚さを上述のように低減した。このように薄いシリコンをベースにしたパッシベーション層は、これまでは失敗してきたが、導体層４１３の処理を改善して面取りを行うことによって、より薄いパッシベーション層を用いることが可能になった。
【００３３】
従って、分割したヒータ抵抗器装置を用いて、より高いヒータ抵抗、より薄いパッシベーション層、およびより低いヒータ抵抗器起動エネルギーを得るプリントヘッドによって、液滴発生器が高密度であり印刷スループットが高いが、プリントヘッド内で過剰な熱発生がない、コンパクトなプリントヘッドを実現することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００３５】
［実施態様１］
少なくとも１印刷方向において少なくとも１２００ｄｐｉを実現する高密度の液滴発生器を有するインクジェットプリントヘッドであって、
所定の領域を有する少なくとも１つの表面を有する半導体基板（３１３）と、前記少なくとも１つの表面上に、少なくとも１平方ミリメートル当たり６個の密度で配置され、それぞれが、１．０から１．４μジュールの間のエネルギーパルスを印加されるとインク滴を噴出するようになっている、複数のヒータ抵抗器（３０９）と、
前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面の一部の上に、３５５０Åから４３５０Åの範囲の厚さで、前記複数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に配置され、それによって、有害なプリントヘッド温度を回避する、パッシベーション層（４１９、４２１）と
を備えて成るインクジェットプリントヘッド。
【００３６】
［実施態様２］
前記パッシベーション層が、２３５０Åから２８００Åの範囲の厚さの、前記複数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に配置された、窒化ケイ素を含む第１のサブ層（４１９）と、１０００Åから１５５０Åの範囲の厚さで、前記第１のサブ層と同一の広がりを持つように配置された、炭化ケイ素を含む第２のサブ層（４２１）とをさらに備えて成ることを特徴とする、実施態様１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【００３７】
［実施態様３］
２５００Åから３５００Åの範囲の厚さで、前記パッシベーション層の少なくとも一部の上に配置された、キャビテーション層（４２３）をさらに備えて成ることを特徴とする、実施態様１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【００３８】
［実施態様４］
前記複数のヒータ抵抗器の各ヒータ抵抗器が、２つの直列に結合した抵抗セグメント（５０１、５０３）をさらに備えて成ることを特徴とする、実施態様１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【００３９】
［実施態様５］
前記複数のヒータ抵抗器の各ヒータ抵抗器がさらに、平方当たり２７．１Ωから平方当たり３１．５Ωの範囲の抵抗率を有する平らな抵抗シートを備え、前記２つの直列に結合した抵抗セグメントのうちの少なくとも１つが、２０．５μｍから２４．０μｍの範囲の長さ寸法を有し、前記２つの直列に結合した抵抗セグメントのうちの前記少なくとも１つが、９．０μｍから１１．０μｍの範囲の幅寸法を有することを特徴とする、実施態様４に記載のインクジェットプリントヘッド。
【００４０】
［実施態様６］
実施態様１に記載の高密度液滴発生器を有するインクジェットプリントヘッドを備えて成るインクジェットプリントカートリッジ（１１０、１１１）。
【００４１】
［実施態様７］
所定数の液滴発生器を選択して媒体（１０５）上にインクのドットを配置するプロセッサ（２１５）と、前記所定数の液滴発生器に電力を供給する電源（２１７）と、前記所定数の液滴発生器に関連する所定数のヒータ抵抗器（３０９）を支持する基板（３１３）とを有する熱インクジェット印刷装置の動作方法であって、
前記所定数のヒータ抵抗器のヒータ抵抗器１つについて、前記基板に、１．３μｓｅｃから１．５μｓｅｃの範囲のパルス時間（ｔ_ＰＷ）の間、１０．７ボルトから１０．９ボルトの範囲の電圧を供給してインク滴を噴出するステップ、
を備えて成る方法。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、液滴発生器が高密度であり印刷スループットが高いが、プリントヘッド内で過剰な熱発生がない、コンパクトなプリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明を用いることができる、例示的印刷装置の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの印刷装置において用いることができる、プリントカートリッジのキャリッジ装置の斜視図である。
【図２】図１Ａのプリンタの機能的要素の概略図である。
【図３】図１Ａのプリントカートリッジのプリントヘッドにおいて用いることができる、液滴発生器の拡大斜視断面図である。
【図４】本発明において有用な液滴発生器を形成する材料層を示す、図３の液滴発生器の断面立面図である。
【図５】本発明を用いたプリントヘッドにおいて有用な短絡バーを用いた、分割したヒータの平面図である。
【図６】本発明において用いることができる、ヒータ抵抗器のアドレス構成の電気的概略図である。
【図７Ａ】図１Ａのプリントカートリッジのプリントヘッドが用いることができる、プリントヘッドのオリフィス板の平面図である。
【図７Ｂ】図１Ａのプリントカートリッジのプリントヘッドが用いることができる、プリントヘッド基板の平面図である。
【図８】本発明において用いることができる、ヒータ抵抗器起動のタイミング図である。
【符号の説明】
１０５：媒体
１１０：プリントカートリッジ
１１１：プリントカートリッジ
２１５：プロセッサ、液滴噴射制御装置
２１７：電源
３０９：ヒータ抵抗器
３１３：基板
４１９：第１のサブ層
４２１：第２のサブ層
４２３：キャビテーション層
５０１：抵抗セグメント
５０３：抵抗セグメント

Claims (6)

1. 少なくとも１つの印刷方向において少なくとも１２００ｄｐｉのインクのドットを媒体上に付着させる熱インクジェット印刷装置であって、
   前記媒体上にインクのドットを配置するために所定数の液滴発生器を選択するプロセッサと、
   前記所定数の液滴発生器に電気エネルギーのパルスを供給する電源と、
   補充インクと、前記所定数の液滴発生器が選択される、プリントヘッド内の複数の液滴発生器と、を有するプリントカートリッジと、
   を備え、前記プリントヘッドが、
   所定の領域を有する少なくとも１つの表面を有する半導体基板と、
   前記複数の液滴発生器に対応して、前記少なくとも１つの表面上に少なくとも１平方ミリメートル当たり６個の密度で配置され、それぞれが、１．０から１．４μジュールの間のエネルギーパルスを印加されるとインク滴を噴出するようになっている、複数のヒータ抵抗器と、
   前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面の一部分の上に、３３５０Åから４３５０Åの範囲の厚さで、前記複数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に配置され、それによって有害なプリントヘッド温度を回避する、パッシベーション層と、
   をさらに備え、
   前記複数のヒータ抵抗器の各ヒータ抵抗器は、直列に結合した２つの抵抗セグメントを有し、該抵抗セグメントは、平方当たり２７．１Ωから平方当たり３１．５Ωの範囲の抵抗率を有する平らな抵抗シートを有し、前記直列に結合した２つの抵抗セグメントのうちの少なくとも１つが、２０．５μｍから２４．０μｍの範囲の長さ寸法を有し、前記直列に結合した２つの抵抗セグメントのうちの前記少なくとも１つが、９．０μｍから１１．０μｍの範囲の幅寸法を有することを特徴とする、熱インクジェット印刷装置。
2. 前記電源がパルス発生器をさらに備え、それによって、電気エネルギーのパルスが前記選択された所定数の液滴発生器のそれぞれに印加され、前記パルスが１．３μｓｅｃから１．５μｓｅｃの間持続する、請求項１に記載の熱インクジェット印刷装置。
3. 前記パッシベーション層が、前記複数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に配置された２３５０Åから２８００Åの範囲の厚さの窒化ケイ素を含む第１のサブ層と、１０００Åから１５５０Åの範囲の厚さで前記第１のサブ層と同一の広がりを持つように配置された炭化ケイ素を含む第２のサブ層とをさらに備えて成る、請求項１に記載の熱インクジェット印刷装置。
4. ２５００Åから３５００Åの範囲の厚さで前記パッシベーション層の少なくとも一部分の上に配置された、キャビテーション層をさらに備えて成る、請求項１に記載の熱インクジェット印刷装置。
5. 前記プロセッサおよび前記電源が、前記複数のヒータ抵抗器の少なくとも１つからインク滴を噴出させるために、１．０μジュールから１．４μジュールの範囲の量のエネルギーを選択的に送る液滴発生器エネルギー源を備えている、請求項１に記載の熱インクジェット印刷装置。
6. インクのドットを媒体上に高密度に付着させる熱インクジェット印刷装置であって、
   前記媒体上にインクのドットを配置するために所定数の液滴発生器を選択するプロセッサと、
   前記所定数の液滴発生器に電気エネルギーのパルスを供給する電源と、
   補充インクと、前記所定数の液滴発生器が選択される、プリントヘッド内の複数の液滴発生器と、を有するプリントカートリッジと、
   を備え、前記プリントヘッドが、
   少なくとも１平方ミリメートル当たり６個の密度で、前記複数の液滴発生器に対応して複数のヒータ抵抗器が配置された、所定の領域を有する少なくとも１つの表面を有する半導体基板であって、前記複数のヒータ抵抗器の各ヒータ抵抗器は、直列結合した２つの抵抗セグメントをさらに有し、前記複数のヒータ抵抗器の各ヒータ抵抗器が、平方当たり２７．１Ωから平方当たり３１．５Ωの範囲の抵抗率を有する平らな抵抗シートをさらに有し、前記直列結合した２つの抵抗セグメントのうちの少なくとも１つが、２０．５μｍから２４．０μｍの範囲の長さ寸法を有し、前記直列に結合した２つの抵抗セグメントのうちの少なくとも１つが、９．０μｍから１１．０μｍの範囲の幅寸法を有する、前記半導体基板と、
   前記半導体基板の前記少なくとも１つの表面の一部分の上に、３３５０Åから４３５０Åの範囲の厚さで、前記複数のヒータ抵抗器のそれぞれの上に配置されたパッシベーション層と、
   をさらに備えて成る熱インクジェット印刷装置。

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